| Titre de série : |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement |
| Titre : |
Comportement physico-mécanique et durabilité de mortiers cimentaires à granulats de mâchefer |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Yaovi Edem BAITE |
| Année de publication : |
2017 |
| Importance : |
186 p. |
| Langues : |
Français (fre) |
| Résumé : |
L’exploitation croissante des ressources minérales, naturelles ou élaborées pour les activités humaines et la production industrielle qui l’accompagne, génèrent de réelles nuisances environnementales en termes d’émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre. Pour rationaliser l’utilisation de ces ressources et réduire les impacts environnementaux qui en résultent, des efforts constants sont réalisés depuis plusieurs années pour recycler et valoriser les résidus et sous-produits industriels dans les matériaux de construction.
Notre travail est une contribution à cette démarche ; il vise à étudier les potentialités de valorisation du mâchefer résiduel issu de la combustion du charbon dans les centrales thermiques au Niger (150000 t/an). Il cherche à développer une voie d’utilisation de ce mâchefer comme constituant de matériau de construction et plus précisément comme granulats incorporés dans les matériaux cimentaires.
Dans une première étape, nous avons procédé à une caractérisation physico-chimique du mâchefer à l’aide de diverses techniques (DRX, MEB, Distribution granulaire…), et nous avons élaboré des mortiers cimentaires normaux dans lesquels des proportions définies de sable sont remplacées par des quantités identiques de mâchefer. Ces mortiers ont été ensuite caractérisés par leurs propriétés physiques, mécaniques et microstructurales. Il ressort que l’incorporation des granulats de mâchefer dans les mortiers cimentaires entraîne une modification de la microstructure du mortier, une augmentation de sa porosité connectée et de sa perméabilité, et une diminution de la résistance en compression et en traction. L’évolution de ces propriétés et notamment les valeurs de porosité et de masse volumique suggère l’utilisation de ces mortiers comme matériaux légers, à faible conductivité thermique et à propriétés isolantes. Ces mortiers présentent également un réel intérêt du point de vue de leur résistance à la fissuration et au retrait libre.
Dans une deuxième étape nous avons étudié la durabilité de ces mortiers lorsqu’ils sont soumis à l’effet du dioxyde de carbone et à la lixiviation par le nitrate d’ammonium. Les résultats ont montré que la porosité élevée des mortiers contenant le mâchefer les rendait plus sensibles à l’action de ces agents agressifs. Nous avons noté cependant que les cristaux de calcite produits par la carbonatation, contribuaient à réduire la taille et le volume des pores et à améliorer la résistance en compression et en traction des mortiers carbonatés.
Abstract : The growing exploitation of mineral resources, whether natural or developed for human activities and the industrial production which comes with it, creates real environmental damage in terms of direct and indirect greenhouse gas emissions. To rationalize the use of these resources and reduce the resulting environmental impacts, constant efforts have been made for several years to recycle and develop industrial residues and by-products in building materials.
Our work is a contribution to this process; it aims to study the potentialities for the valorization of residual bottom ash from coal combustion in thermal power plants in Niger (150000 t/year). It seeks to develop a way of using this coal bottom ash as a constituent of building material and more specifically as aggregates incorporated in cementitious materials.
In a first step, we performed a physical and chemical characterization of the coal bottom ash using various techniques (XRD, SEM, Granular Distribution…), and we developed normal cement mortars in which defined proportions of sand are replaced by identical quantities of coal bottom ash aggregates. These mortars were then characterized by their physical, mechanical and microstructural properties. The incorporation of the coal bottom ash aggregates into the cement mortars results in a modification of the mortar microstructure, an increase in its connected porosity and its permeability, and a decrease in compressive and tensile strength. The evolution of these properties, particularly the porosity and density values, suggests the use of these mortars as light materials, with low thermal conductivity and with insulating properties. These mortars also present a real interest from the point of view of their resistance to cracking and free shrinkage.
In a second step, we studied the durability of these mortars when subjected to the effect of carbon dioxide and to leaching by ammonium nitrate. The results showed that the high porosity of mortars containing the coal bottom ash made them more sensitive to the action of these aggressive agents. However, we noticed that the calcite crystals produced by carbonation helped to reduce the size and volume of pores and improve the compressive and tensile strength of carbonate mortars. |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Comportement physico-mécanique et durabilité de mortiers cimentaires à granulats de mâchefer [texte imprimé] / Yaovi Edem BAITE . - 2017 . - 186 p. Langues : Français ( fre)
| Résumé : |
L’exploitation croissante des ressources minérales, naturelles ou élaborées pour les activités humaines et la production industrielle qui l’accompagne, génèrent de réelles nuisances environnementales en termes d’émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre. Pour rationaliser l’utilisation de ces ressources et réduire les impacts environnementaux qui en résultent, des efforts constants sont réalisés depuis plusieurs années pour recycler et valoriser les résidus et sous-produits industriels dans les matériaux de construction.
Notre travail est une contribution à cette démarche ; il vise à étudier les potentialités de valorisation du mâchefer résiduel issu de la combustion du charbon dans les centrales thermiques au Niger (150000 t/an). Il cherche à développer une voie d’utilisation de ce mâchefer comme constituant de matériau de construction et plus précisément comme granulats incorporés dans les matériaux cimentaires.
Dans une première étape, nous avons procédé à une caractérisation physico-chimique du mâchefer à l’aide de diverses techniques (DRX, MEB, Distribution granulaire…), et nous avons élaboré des mortiers cimentaires normaux dans lesquels des proportions définies de sable sont remplacées par des quantités identiques de mâchefer. Ces mortiers ont été ensuite caractérisés par leurs propriétés physiques, mécaniques et microstructurales. Il ressort que l’incorporation des granulats de mâchefer dans les mortiers cimentaires entraîne une modification de la microstructure du mortier, une augmentation de sa porosité connectée et de sa perméabilité, et une diminution de la résistance en compression et en traction. L’évolution de ces propriétés et notamment les valeurs de porosité et de masse volumique suggère l’utilisation de ces mortiers comme matériaux légers, à faible conductivité thermique et à propriétés isolantes. Ces mortiers présentent également un réel intérêt du point de vue de leur résistance à la fissuration et au retrait libre.
Dans une deuxième étape nous avons étudié la durabilité de ces mortiers lorsqu’ils sont soumis à l’effet du dioxyde de carbone et à la lixiviation par le nitrate d’ammonium. Les résultats ont montré que la porosité élevée des mortiers contenant le mâchefer les rendait plus sensibles à l’action de ces agents agressifs. Nous avons noté cependant que les cristaux de calcite produits par la carbonatation, contribuaient à réduire la taille et le volume des pores et à améliorer la résistance en compression et en traction des mortiers carbonatés.
Abstract : The growing exploitation of mineral resources, whether natural or developed for human activities and the industrial production which comes with it, creates real environmental damage in terms of direct and indirect greenhouse gas emissions. To rationalize the use of these resources and reduce the resulting environmental impacts, constant efforts have been made for several years to recycle and develop industrial residues and by-products in building materials.
Our work is a contribution to this process; it aims to study the potentialities for the valorization of residual bottom ash from coal combustion in thermal power plants in Niger (150000 t/year). It seeks to develop a way of using this coal bottom ash as a constituent of building material and more specifically as aggregates incorporated in cementitious materials.
In a first step, we performed a physical and chemical characterization of the coal bottom ash using various techniques (XRD, SEM, Granular Distribution…), and we developed normal cement mortars in which defined proportions of sand are replaced by identical quantities of coal bottom ash aggregates. These mortars were then characterized by their physical, mechanical and microstructural properties. The incorporation of the coal bottom ash aggregates into the cement mortars results in a modification of the mortar microstructure, an increase in its connected porosity and its permeability, and a decrease in compressive and tensile strength. The evolution of these properties, particularly the porosity and density values, suggests the use of these mortars as light materials, with low thermal conductivity and with insulating properties. These mortars also present a real interest from the point of view of their resistance to cracking and free shrinkage.
In a second step, we studied the durability of these mortars when subjected to the effect of carbon dioxide and to leaching by ammonium nitrate. The results showed that the high porosity of mortars containing the coal bottom ash made them more sensitive to the action of these aggressive agents. However, we noticed that the calcite crystals produced by carbonation helped to reduce the size and volume of pores and improve the compressive and tensile strength of carbonate mortars. |
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Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Comportement physico-mécanique et durabilité de mortiers cimentaires à granulats de mâchefer
